AiF-FV-Nummer 9451 BG

Optimierung der Einsatzbereiche von Filterpatronen-Abscheidern unter besonderer Beachtung des Energiebedarfs und der Staubparameter


Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.07.1993 bis 30.06.1995

Forschungsstellen

Zusammenfassung

Ein hoher Energieverbrauch am filternden Abscheider bewirkt auch hohe Betriebs-kosten. Bisher wurde beim Einsatz des filternden Abscheiders vorrangig die Abscheideleistung als Zielgröße betrachtet. Das Energieverhalten spielte eine untergeordnete Rolle und wurde meist gleich dem Druckverlustverhalten gesetzt. Im Forschungsprojekt „Optimierung der Einsatzbereiche von Filterpatronenabscheidern“ erfolgten Untersuchungen zum Energieverhalten von Filterpatronen in Abhängigkeit der maßgebenden verfahrenstechnischen Parameter. Dazu wurden Versuche im Technikum des Institutes Luft- und Kältetechnik Dresden an einem Patronenabscheider mit zwei unterschiedlichen Patronenbaugrößen und vier verschiedenen Stäuben durchgeführt. Der entwickelte Algorithmus zur Ermittlung des Energieverbrauchs auf der Basis einer Leistungsbilanz am filternden Abscheider diente als Grundlage für die Energiebetrachtungen. Bei den Untersuchungen wurde auch die Abscheideleistung (Roh- und Reingasstaubkonzentration) ermittelt. Weiterhin erfolgte eine Messung des Druckverlaufs in der Filterpatrone während des Abreinigungsimpulses. Beim Vergleich der Filtergeometrien kann resümiert werden, dass die Normalfilterpatrone (Außendurchmesser 145 mm, Länge 1200 mm) der Großraumfilterpatrone (Außendurchmesser 327 mm, Länge 1200 mm) energetisch und abscheidetechnisch überlegen ist. Für die beiden Patronengeometrien wurden Betriebsbereiche definiert. Bei der Auswahl des optimalen Betriebspunktes muss entschieden werden, welche der beiden Zielgrößen, Energieverbrauch oder Abscheideleistung minimiert werden soll. Für die untersuchten Staub-Filterelementpaarungen wurden drei Betriebsbereiche festgelegt: Irrelevanten Bereich: sehr hoher Energieverbrauch, mäßige Abscheideleistung Arbeitsbereich 1: mittlerer Energieverbrauch, gute Abscheideleistung Arbeitsbereich 2: großer Energieverbrauch, sehr gute Abscheideleistung Durch das Arbeiten des filternden Abscheiders im energetischen Minimum sind gegenüber energetisch schlechten Betriebspunkten Energieeinsparungen von über 50 % durchaus möglich. Die reale Energieeinsparung durch eine Energieoptimierung am filternden Abscheider sollte bei 10 – 20 % liegen. Parallel zu den Technikumsuntersuchungen wurden vom Institut für Umwelttechnologie und Umweltanalytik e. V. Untersuchungen an industriellen Abscheideanlagen durchgeführt. Zwei Anlagen lieferten den Industriestaub für die Technikumsuntersuchungen. Bei den Zielgrößen Druckverlust, spezifische Gesamtleistung und Reingasstaubgehalt werden im Vergleich zum Technikum zum Teil wesentlich größere Werte erreicht. Gründe hierzu liegen in Unterschieden bei den verwendeten Großraumfilterpatronen und im Regeneriersystem sowie in wesentlich höheren Betriebszeiten und damit fortgeschrittenen Alterungserscheinungen, die u. a. durch irreversibles Ein- und Anlagern von Staubpartikeln am Filtermaterial gekennzeichnet sind. Im Rahmen einer Wiederholungsuntersuchung an den industriellen Abscheidern konnte eine Opti-mierung des Betriebspunktes in Anlehnung an die im Technikum ermittelten Arbeitsbereiche durchgeführt werden. Der Energieverbrauch konnte um 50 % reduziert werden. Dazu wurde ein Betriebspunkt im Arbeitsbereich 2 mit geringen Reingasstaubgehalten gewählt. Der Vergleich der Industrie- und Technikumsuntersuchungen weist aufgrund der energetisch wesentlich ungünstigeren Werte für Industrieabscheider darauf hin, dass bei Konstruktion, Planung und Einsatz der Filterpatronen im filternden Abscheider der Energieverbrauch bisher keine Rolle spielte. Der festgestellte, wesentlich höhere Energieverbrauch an industriellen Abscheidern begründet die Notwendigkeit von energetischen Untersuchungen in regelmäßigen Zeitabständen. Bemerkenswerte Energieeinsparungen sind durch ein auf die Patronenabmessungen abgestimmtes Regeneriersystem und die Wahl eines energetisch optimalen Betriebspunktes möglich.

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente